一种基于RS485环形网络的分布式系统及操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于RS485环形网络的分布式系统，克服现有技术中RS485单点故障导致通讯异常、冗余网络结构复杂的问题，包括：RS485主机单元：判断RS485从机单元网络状况并做出调整；RS485从机单元：包括若干个节点，与RS485主机单元之间以环形组网方式连接；所述RS485主机单元包括：控制单元：分析总线信号，自动调整总线通讯波特率，发送报警信号；串口单元：为USART单元或UART单元，用于收发RS485电路单元的数据；RS485电路单元：包括两路任意时刻都是同时工作的RS485电路。还提供了一种基于RS485环形网络的分布式系统操作方法。当其中任一个节点总线电缆松动时，所有的节点照样正常通讯；提高了总线信号的质量，有利于提高系统可靠性。高系统可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RS485环形网络的分布式系统及操作方法


[0001]本专利技术涉及RS485网络通讯
，特别涉及了一种基于RS485环形网络的分布式系统及操作方法。

技术介绍

[0002]RS485总线采用差分信号传输，具有极强的抗共模能力，支持多个节点，通讯距离可达1200米等优良特点，在分布式控制系统中应用越来越广泛。工程实际使用时一般采用手牵手的总线拓扑结构，但是由于RS485转换器本身的驱动能力不足、 RS485总线布线施工接线不良等因素导致通讯时好时坏的现象时常发生，给系统的稳定性带来了很大的隐患。
[0003]采用传统RS485总线的系统具有以下缺点：（1）电缆松动、脱落时，有可能导致该节点后面所有的节点通讯异常，扩大事故面积；（2）在多节点、长距离场合需对网络进行阻抗匹配的调试，增添工程复杂性；（3）在多节点、长距离，设备需要走RS485通讯线缆供电的场合，远离RS485主机的设备由于电缆损耗，供电电压不足容易导致设备工作不稳定。
[0004]中国专利局2018年05月08日公开了一种名称为一种RS485总线故障模拟方法及装置的专利技术，其公开号为CN108009060A。该专利技术包括：接收上位机按照故障注入序列所规定次序依次发送的故障注入策略；将故障注入序列中所有的故障注入策略所包括的故障项注入到从接收设备接收到的总线信号中，并在每次注入故障后，将注入故障项后的总线信号发送至接收设备。采用该专利技术的方案能够实现对被测设备的全面检测。但该专利技术只能检测故障，并不能及时对出现的故障进行解决，无法保证通信系统的稳定。而目前提出的RS485冗余系统，网络结构复杂，始端箱和插接箱需要双485口支持，成本高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的问题，提供了一种基于RS485环形网络的分布式系统及操作方法，当其中任一个节点总线电缆松动时，所有的节点照样正常通讯；提高了总线信号的质量，有利于提高系统可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于RS485环形网络的分布式系统，包括：RS485主机单元：判断RS485从机单元网络状况并做出调整；RS485从机单元：包括若干个节点，与RS485主机单元之间以环形组网方式连接；所述RS485主机单元包括：控制单元：分析总线信号，自动调整总线通讯波特率，发送报警信号；串口单元：为USART单元或UART单元，用于收发RS485电路单元的数据；RS485电路单元：包括两路任意时刻都是同时工作的RS485电路USART是同步/异步收发器，UART是异步收发器。两路RS485任意时刻都是同时工作
的，在其中一个节点的电缆松动时，所有的节点照样可以正常通讯。本专利技术采用1路串口单元转成2路RS485电路的结构设计，且两路RS485电路与RS485从机单元的若干个节点采用环形组网，当其中任意两个节点之间总线电缆松动或者脱落时，该故障电缆两端的节点分别通过一路RS485电路完成正常通讯，从而实现，当发生某一处故障时，所有节点照常可以通讯，提高了总线信号的质量，有利于提高系统可靠性。
[0007]作为优选，所述RS485电路单元中的每一路RS485电路上均设有一个匹配电阻R。这样在系统组网时，工程人员不需要再加阻抗匹配，降低了工程的复杂性。
[0008]作为优选，所述的控制单元包括：监测单元：监测串口单元的收发数据和节点间通信质量，判断总线波形的质量以及节点间电缆是否出现故障；波特率自动配置单元：根据监测结果自动调整通讯波特率，改善通信质量。
[0009]监测单元可以实时监测串口单元收发数据引脚波形的宽度、时延等参数判断总线波形质量，波特率自动配置单元可以自动调整通讯波特率，使系统RS485总线工作在一个最佳状态，达到改善通讯质量的目的。
[0010]作为优选，所述的2路RS485电路包括RS485_1和RS485_2，RS485_1和RS485_2分别是RS485从机单元的起点和终点，所述RS485_1与第一个节点连接，若干个节点之间依次串联，最后一个节点与RS485_2连接组成环形网络。RS485_1和RS485_2分别是RS485从机单元的起点和终点，但两者之间并不区分，起点和终点只是一种说法。
[0011]作为优选，所述的控制单元还包括存储单元，用于存储RS485通信中的软件故障。方便查看故障信息。
[0012]作为优选，还包括：报警单元：提示工作人员电缆发生故障；显示单元：显示故障电缆所在位置；所述报警单元、显示单元均与控制单元连接当出现RS485单点故障时，报警单元进行报警，提示工作人员需要对电缆进行检测、维护，显示单元用于显示是哪两个节点之间的电缆出现故障，便于工作人员精准定位。
[0013]一种基于RS485环形网络的分布式系统操作方法，包括以下步骤：S1：按照环形组网方式连接好基于RS485环形网络的分布式系统；S2：监测单元实时监测串口单元判断波形质量，并判断是否有节点之间出现故障，若波形质量不好，则执行步骤S3，若节点之间出现故障，则定位故障位置；S3：波特率自动配置单元自动调整通讯波特率，使其通信正常。
[0014]连接时，控制单元与串口单元连接，串口单元与RS485
‑
1和RS485_2连接，RS485
‑
1与节点1连接，节点1与节点2连接，
…
,节点n
‑
1与节点n连接，
…
，节点m与节点m+1连接，节点m+1与RS485_2连接，组成环形网络。
[0015]作为优选，所述的步骤S2进一步包括：S2.1：预设正常工作时波特率范围，监测单元实时监测串口单元收发数据波形参数，包括引脚波形的宽度、时延，同时监测串口单元读取的RS485电路的数据；S2.2：根据监测到的波形参数计算波特率，与预设值比较，判断总线波形质量；S2.3：根据监测到的串口单元对RS485电路单元读取的数据，若监测到串口单元只
能通过RS485_1读取n节点及其之前的节点，并只能通过RS485_2逆向读取（n+1）节点及其之后的节点，则说明n节点和（n+1）节点之间出现故障。
[0016]在节点之间出现故障时，串口单元只能通过RS485_1读取当前节点以及其之前的节点，只能通过RS485_2读取下一节点以及其之后的节点，由此完成正常通讯。因此，通过判断串口单元读取的节点，就能判断节点间是否出现故障以及故障所在位置。
[0017]作为优选，所述的步骤S3中，自动调整通讯波特率的方式为：根据预设值来调整波特率，使得调整后的波特率在预设值之间，并以调整后的波特率接收串口单元的数据，然后监测单元继续监测串口单元。
[0018]因此，本专利技术具有如下有益效果：1、总线带载能力增强为原来的2倍，有利于RS485接收器正确地识别信号；2、环形组网方式，当其中一个节点的电缆松动时，所有的节点照样可以正常通讯；3、2路RS485自身带匹配电阻，降低了工程的复杂性；4、在多节点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RS485环形网络的分布式系统，其特征在于，包括：RS485主机单元：判断RS485从机单元网络状况并做出调整；RS485从机单元：包括若干个节点，与RS485主机单元之间以环形组网方式连接；所述RS485主机单元包括：控制单元：分析总线信号，自动调整总线通讯波特率，发送报警信号；串口单元：为USART单元或UART单元，用于收发RS485电路单元的数据；RS485电路单元：包括两路任意时刻都是同时工作的RS485电路。2.根据权利要求1所述的一种基于RS485环形网络的分布式系统，其特征在于，所述RS485电路单元中的每一路RS485电路上均设有一个匹配电阻R。3.根据权利要求1或2所述的一种基于RS485环形网络的分布式系统，其特征在于，所述的控制单元包括：监测单元：监测串口单元的收发数据的波形和节点间通信质量，判断总线波形的质量以及节点间电缆是否出现故障；波特率自动配置单元：根据监测结果自动调整通讯波特率，改善通信质量。4.根据权利要求1或2所述的一种基于RS485环形网络的分布式系统，其特征在于，所述的2路RS485电路包括RS485_1和RS485_2，RS485_1和RS485_2分别是RS485从机单元的起点和终点，所述RS485_1与第一个节点连接，若干个节点之间依次串联，最后一个节点与RS485_2连接组成环形网络。5.根据权利要求1所述的一种基于RS485环形网络的分布式系统，其特征在于，所述的控制单元还包括存储单元，用于存储RS485通信中的软件故障。6.根据权利要求1或5所述的一种基于RS485环形网络的分布式系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛亮华，褚伟腾，
申请(专利权)人：杭州奥能电源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：